Efficient Approach for OS-CFAR 2D Technique Using Distributive Histograms and Breakdown Point Optimal Concept applied to Acoustic Images

In this work, a new approach to improve the algorithmic efficiency of the Order Statistic-Constant False Alarm Rate (OS-CFAR) applied in two dimensions (2D) is presented. OS-CFAR is widely used in radar technology for detecting moving objects as well as in sonar technology for the relevant areas of segmentation and multi-target detection on the seafloor. OS-CFAR rank orders the samples obtained from a sliding window around a test cell to select a representative sample that is used to calculate an adaptive detection threshold maintaining a false alarm probability. Then, the test cell is evaluated to determine the presence or absence of a target based on the calculated threshold. The rank orders allows that OS-CFAR technique to be more robust in multi-target situations and less sensitive than other methods to the presence of the speckle noise, but requires higher computational effort. This is the bottleneck of the technique. Consequently, the contribution of this work is to improve the OS-CFAR 2D with the distributive histograms and the optimal breakdown point optimal concept, mainly from the standpoint of efficient computation. In this way, the OS-CFAR 2D on-line computation was improved, by means of speeding up the samples sorting problem through the improvement in the calculus of the statistics order. The theoretical algorithm analysis is presented to demonstrate the improvement of this approach. Also, this novel efficient OS-CFAR 2D was contrasted experimentally on acoustic images.Fil: Villar, Sebastian Aldo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; ArgentinaFil: Menna, Bruno Victorio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; ArgentinaFil: Torcida, Sebastián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Matemática; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

Navigation System for MACÁBOT an Autonomous Surface Vehicles Using GPS Aided Strapdown Inertial Navigation System

In this work the design, implementation and real-time tests of a Navigation System (NS) for the Autonomous Surface Vehicle (ASV) MACÁBOT is presented. The ASV MACÁBOT represents a versatile platform to perform several tasks in the marine environment, such as; ports maintenance, marine productive ecosystems studies, bathymetries. The NS is in charge of determining accurately the position, velocity and attitude of the ASV. It represents a fundamental component to autonomously carry out any of the aforementioned activities. In this work, the NS is developed based on a Global Positioning System Aided Strap-Down Inertial Navigation System (GPS-A-SDINS) using an Extended Kalman Filter (EKF) sensor fusion algorithm (SFA). In addition, to provide an adaptive approach to the SFA tuning a Fuzzy Inference System (FIS) is implemented. The NS was implemented using Robotic Operating System (ROS) benefiting from the advantages of heterogeneity, integration and hardware abstraction. The NS was tested in real time using the ASV-MACÁBOT showing satisfactory performance in both position and velocity estimates.Fil: Menna, Bruno Victorio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Villar, Sebastian Aldo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin